基于圆柱梁的多向驰振风能采集器仿真分析

为了实现多向风能的采集，提出一种基于压电圆管和末端钝体的驰振风能采集器。通过多物理场耦合仿真分析了采集器模态以及压电圆管输出性能与振动频率、电阻及激振力的关系；模态及输出特性仿真结果显示，方柱钝体采集器的一阶和二阶固有频率均为14.26 Hz,工作在固有频率附近时可获得较高输出；存在最优负载电阻，为3.16 MΩ;压电圆管输出电压随激振力的增加而增加。方柱钝体的二维流场仿真结果显示，在各角度下，方柱结构均能受到相应横向气动力作用，实现多向风能的转换。三维流固耦合仿真分析结果显示，由于圆柱梁的对称特性，采集器受到二维平面不同方向风作用时均能产生振荡，验证了采集器的多向性能。